CN101599888B - 一种家用基站网关负载均衡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家用基站网关负载均衡控制方法，提高网络的使用效率和性能。所述方法包括：配置服务器CS收集家用基站网关HNB GW的负荷状态信息和/或家用基站HNB的接入控制信息；所述CS在收到某HNB接入请求后，根据事先收集的信息为请求接入的HNB分配HNB GW，所述HNB向分配的HNB GW发起注册。

Description

一种家用基站网关负载均衡控制方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统，进一步涉及家用基站网关负载均衡控制方法。

背景技术

为了给用户提供更高的业务速率并降低使用高速率服务所需的费用，同时也可以弥补已有分布式蜂窝无线通讯系统对用户家庭或办公室覆盖的不足，无线通讯网络运营商可以将基站改装成便于携带和安装的无线宽带接入设备，提供给用户放置在家庭或办公室使用，这就是家用基站(Home NodeB，简称HNB)。家用基站的优点是能够带给用户实惠和便捷、低功率输出环保健康、造型小巧、即插即用。

家用基站可以在本地处理蜂窝移动电话通话，然后通过基于普通电话线的接入技术，比如ADSL宽带、电话拨号等方式将其传输到运营商的核心网络，这样大大降低了扩大网络覆盖和容量的成本投入。

如附图1所示，是WCDMA系统中使用家用基站的网络结构图，家用基站(Home NodeB，简称HNB)可以通过安全网关(Security Gateway，简称Sec GW)接入到配置服务器(Configuration Server，简称CS)，同时HNB通过Sec GW接入到家用基站网关(Home NodeB Gateway，简称HNB GW)。

家用基站安装简便，造价较低，因此组网规模很大。同时随着网络运营的不断推进和发展，家用基站数量也日益增长。在组网初期，厂家和运营者出于对功能实现难度小、配置方便、发展用户迅速等考虑，可能对家用基站允许接入的家用基站网关采用静态配置的方式。目前静态配置家用基站允许接入的家用基站网关有以下缺点：

1、若采用手工静态配置方法，每次需要人工操作，灵活性太差，操作维护成本增加；

2、若配置为允许家用基站随意接入任意家用基站网关，在网络形成规模后将会出现管理混乱、资源配置分布不合理等问题，严重情况下将造成用户服务质量下降、网络效率及利用率低下，甚至网络瘫痪等问题。

因此，需要定义家用基站网关新的功能，使其能够根据目前自身能力及网络负荷的实际情况，对现有家用基站和需要接入的新的家用基站进行负载均衡控制。

发明内容

本发明提供了一种家用基站网关负载均衡控制方法，提高网络的使用效率和性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种家用基站网关负载均衡控制方法，包括：

配置服务器CS收集家用基站网关HNB GW的负荷状态信息和/或家用基站HNB的接入控制信息；

所述CS在收到某HNB接入请求后，根据事先收集的信息为请求接入的HNB分配HNB GW，所述HNB向分配的HNB GW发起注册。

进一步地，所述HNB GW定期向CS上报负荷状态信息，所述CS根据接收到的HNB GW的负荷状态信息定义负荷状态列表LLS，并按照负荷大小对各HNB GW进行排序；当所述CS根据HNB GW的负荷状态信息分配HNB

GW时，为HNB选择一小负荷的HNB GW。

进一步地，HNB GW收到HNB的注册请求后，根据自身负荷情况对比自身处理能力，判决是否允许所述HNB注册，若未过载，则返回允许HNB注册的消息；若负荷超过过载门限，则对HNB进行HNB GW重定向，并在返回的消息中携带重定向的HNB GW，所述HNB收到消息后，向该重定向的HNB GW发送注册请求。

进一步地，所述CS将所述LLS列表下发给各HNB GW；所述HNB GW在为HNB进行重定向时，从所述LLS列表中为HNB重新选择一HNB GW。

进一步地，所述负荷状态信息包括自身能力和/或负荷信息，其中：所述自身能力包括以下信息的一种或几种：所述HNB GW允许的业务吞吐量，所述HNB GW允许的软硬件处理负荷，所述HNB GW允许接入的HNB个数；所述负荷信息包括以下信息的一种或几种：所述HNB GW当前业务吞吐量，所述HNB GW当前软硬件处理负荷，所述HNB GW当前下属HNB的数量。

进一步地，HNB签约时运营商在所述CS中设定其接入控制信息，所述CS为该HNB建立接入控制表LAC，记载所述HNB允许接入的一个或若干个HNB GW；当所述CS根据所述HNB的接入控制信息分配HNB GW时，从所述LAC列表中为所述HNB选择一HNB GW。

进一步地，所述HNB GW在收到HNB的注册请求后，向CS获取该HNB的LAC列表，根据所述LAC列表判断是否允许该HNB接入，如果不允许，则对HNB进行HNB GW重定向，并在返回的消息中携带重定向的HNB GW，所述HNB收到消息后，向该重定向的HNB GW发送注册请求。

进一步地，所述HNB GW在为HNB进行重定向时，从所述LAC列表中为所述HNB重新选择一HNB GW。

采用本发明所述方法，在CS上定义用于进行负载均衡接入控制的负荷状态列表(the List of Load Status，简称LLS)和接入控制列表(the List of AccessControl，简称LAC)，下发给HNB GW。各HNB GW利用LLS和LAC列表(HNB初始接入时上报)执行负荷均衡，控制HNB的接入和重定位。在HNB接入网络时，运营商对HNB GW及整个网络的负荷进行均衡和调度，提高网络性能。另外，通过对HNB进行接入控制，能够有效地提升网络的效率和服务质量，并提高网络配置的灵活性。

综上所述，通过负载均衡和接入控制，统筹管理HNB GW的负荷，全面实时地掌握组网结构和负荷的整体状况，实现对家用基站进行统一的接入和负载均衡控制，对负荷情况进行监控、分析和管理调度，并提高网络配置的自动化程度。该方法适用于所有家用基站通信系统，比如3GHNB环境、LTE(Long Term Evolution，长期演进系统)HeNB环境。

附图说明

图1是家用基站网络结构示意图；

图2是家用基站网关负载均衡的流程示例图。

具体实施方式

本发明的基本构思是：CS收集HNB GW的负荷状态信息和/或HNB的接入控制信息；CS在收到HNB接入请求后，根据事先收集的信息为请求接入的HNB分配HNB GW；该HNB向分配的HNB GW发起注册。

HNB GW定期向CS上报负荷状态信息，包括：自身能力和/或负荷信息，例如，自身能力包括以下内容的一种或几种：允许的业务吞吐量、允许的软硬件处理负荷、允许接入的HNB个数等，负荷信息包括以下内容的一种或几种：当前业务吞吐量、当前软硬件处理负荷、当前下属HNB的数量等。

CS根据接收到的各HNB GW的能力和/或负荷信息定义负荷状态列表LLS(the List of Load Status)，表中该CS下属所有HNB GW按照能力或负荷进行优先级排序(排序准则可自定义，例如先按自身负荷，再按HNB数)，可以将负荷较小的HNB GW作为HNB优先接入的HNB GW。

HNB GW的负载均衡及接入控制有可能出现以下情况：HNB初始接入进行HNB GW discovery(家用基站网关发现)时，HNB GW因为自身负荷(当前业务吞吐量、软硬件处理负荷、下属HNB的数量等)过大，超过预先定义的处理能力阀值，而对提出接入要求的该HNB进行HNB GW redirect(家用基站网关重定向)，即要求该HNB选择新的HNB GW。为了更好的进行redirect，CS可以将该LLS列表下发给各个HNB GW，当HNB初次接入HNBGW进行discovery过程时，HNB GW根据自身负荷状况(是否超过允许的当前业务吞吐量、软硬件处理负荷、下属HNB的数量等)，来决定是否对HNB进行重定向(redirect)，如果需要redirect，则HNB GW根据LLS列表选择一负荷较小的HNB GW供HNB接入。

为了能够根据运营商需求进行统筹安排，运营商在HNB签约时在CS中设定其接入控制信息，表示HNB允许接入的一个或若干个HNB GW，CS根据该信息建立接入控制表LAC(the List of Access Control)。CS在分配默认HNB GW时也可参考该LAC列表。

CS可以将该LAC列表下发给各HNB GW，HNB GW在收到注册请求后首先检查LAC，以判断是否允许该HNB接入。HNB GW在进行redirect时，还可以根据该LAC列表进行选择，即选择允许HNB接入的负荷较小的HNBGW。

应用实例：

在家用基站网关进行负载均衡的方法如图2所示，包括以下步骤：

步骤1：HNB GW定义自身总体负荷信息，比如当前业务吞吐量、软硬件处理负荷、下属HNB的数量等；

步骤2：HNB GW向配置服务器CS周期性上报自身总体负荷状况，CS根据各个HNB GW负荷状况，按照负荷由小到大制作负荷状态列表LLS，负荷小的将作为未来HNB优先接入的HNB GW，并将LLS下发给各个HNBGW；

步骤3：HNB需要接入网络时，首先进行HNB GW discovery，HNB先向域名服务器(Domain Name Server，简称DNS)询问配置服务器CS的地址；

步骤4：HNB寻找到CS并向它发起HNB GW discovery请求，CS根据LAC(按运营商需求，在HNB签约时统一设定)和LLS列表，为HNB选择默认家用基站网关(default HNB GW)，并将默认家用基站网关的地址返回给HNB；

步骤5：HNB寻址到default HNB GW后，向其发送注册接入请求和HNB注册信息；

步骤6：default HNB GW向CS获取LAC表格，用于对HNB进行接入控制，以及作为HNB GW redirect时选择HNB GW使用；

步骤7：default HNB GW首先检查LAC，判断是否允许HNB接入，然后default HNB GW根据自身负荷情况(当前业务吞吐量、软硬件处理负荷、下属HNB的数量等)对比预先定义的自身处理能力阀值，判决是否允许HNB注册，若未过载，则返回允许HNB注册的消息；若负荷超过过载门限(该门限可配置)，则对HNB进行HNB GW redirect；

关于Redirect选择HNB GW的方法有多种，例如：先依据LAC列表中HNB允许接入的HNB GW，然后从中选择在LLS列表中接入优先级最高(即负荷最小)的HNB GW作为HNB进行redirect的目标HNB GW。在其它实施例中

步骤8：default HNB GW向HNB返回注册接入允许信息，或者返回不允许接入的信息，要求HNB进行HNB GW redirect，并在消息中携带重定向的HNB GW，则返回步骤5，HNB向新分配的HNB GW发起注册。

最后需要说明以上实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。如果不脱离本发明的精神和范围的对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

例如，在其它事实例中，根据需要可以仅设置LLS表或者LAC表，CS仅根据LLS表或者LAC表分配HNB GW。

Claims (8)

1.一种家用基站网关负载均衡控制方法，其特征在于，

配置服务器CS收集家用基站网关HNB GW的负荷状态信息和/或家用基站HNB的接入控制信息，接入控制信息表示HNB允许接入的一个或若干个HNB GW；

所述CS在收到某HNB接入请求后，根据事先收集的信息为请求接入的HNB分配HNB GW，所述HNB向分配的HNB GW发起注册。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述HNB GW定期向CS上报负荷状态信息，所述CS根据接收到的HNB GW的负荷状态信息定义负荷状态列表LLS，并按照负荷大小对各HNB GW进行排序；当所述CS根据HNB GW的负荷状态信息分配HNB GW时，为HNB选择一小负荷的HNB GW。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

HNB GW收到HNB的注册请求后，根据自身负荷情况对比自身处理能力，判决是否允许所述HNB注册，若未过载，则返回允许HNB注册的消息；若负荷超过过载门限，则对HNB进行HNB GW重定向，并在返回的消息中携带重定向的HNB GW，所述HNB收到消息后，向该重定向的HNB GW发送注册请求。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述CS将所述LLS列表下发给各HNB GW；所述HNB GW在为HNB进行重定向时，从所述LLS列表中为HNB重新选择一HNB GW。

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述负荷状态信息包括自身能力和/或负荷信息，其中：

所述自身能力包括以下信息的一种或几种：

所述HNB GW允许的业务吞吐量，所述HNB GW允许的软硬件处理负荷，所述HNB GW允许接入的HNB个数； 

所述负荷信息包括以下信息的一种或几种：

所述HNB GW当前业务吞吐量，所述HNB GW当前软硬件处理负荷，所述HNB GW当前下属HNB的数量。

6.如权利要求1至4中任一权利要求所述的方法，其特征在于，

HNB签约时运营商在所述CS中设定其接入控制信息，所述CS为该HNB建立接入控制表LAC，记载所述HNB允许接入的一个或若干个HNB GW；当所述CS根据所述HNB的接入控制信息分配HNB GW时，从所述LAC列表中为所述HNB选择一HNB GW。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述HNB GW在收到HNB的注册请求后，向CS获取该HNB的LAC列表，根据所述LAC列表判断是否允许该HNB接入，如果不允许，则对HNB进行HNB GW重定向，并在返回的消息中携带重定向的HNB GW，所述HNB收到消息后，向该重定向的HNB GW发送注册请求。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述HNB GW在为HNB进行重定向时，从所述LAC列表中为所述HNB重新选择一HNB GW。 

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